Procédé de régulation d'un moteur ayant plusieurs vitesses de fonctionnement

Abstract

 L'invention se rapporte à un procédé de régulation d'un moteur ayant plusieurs vitesses de fonctionnement, la vitesse de fonctionnement étant déterminée selon un critère de changement de vitesse,
le procédé comprenant une étape de correction du critère de changement de vitesse en fonction de la tension, de la température et de la fréquence appliquées au moteur.
Le procédé permet d'adapter la régulation du moteur aux variations de tension, fréquence et température.

Description

[0001] La présente invention concerne un procédé de régulation d'un moteur ayant plusieurs vitesses de fonctionnement.

[0002] Pour assurer un fonctionnement optimal selon le contexte d'utilisation d'un moteur, il est possible de prévoir plusieurs vitesses nominales de fonctionnement du moteur. Le changement de vitesses de fonctionnement peut être assuré par un procédé de régulation.

[0003] De plus, la vitesse d'un moteur est fonction de sa charge. Une régulation peut alors opérer des changements de vitesses de fonctionnement afin d'adapter ces dernières à la charge du moteur. Un régulateur s'acquitte de cette opération.

[0004] Toutefois la régulation de la vitesse de fonctionnement du moteur peut être dégradée du fait de variations des conditions de fonctionnement du moteur. Il y a donc un besoin pour une régulation du moteur qui soit plus performante.

[0005] Pour cela, l'invention propose un procédé de régulation d'un moteur ayant plusieurs vitesses de fonctionnement, la vitesse de fonctionnement étant déterminée selon un critère de changement de vitesse, le procédé comprenant une étape de correction du critère de changement de vitesse en fonction d'au moins un paramètre du groupe comprenant la tension, la température et la fréquence appliquées au moteur.

[0006] Selon une variante, le procédé comprend, avant l'étape de correction, une étape de détermination de la valeur nominale du critère de changement de vitesse dans des conditions nominales de fonctionnement du moteur.

[0007] Selon une variante, l'étape de correction est réalisée par adjonction à la valeur nominale du critère de changement de vitesse d'un terme correctif qui est dépendant de la tension, de la température et de la fréquence appliquées au moteur.

[0008] Selon une variante, le critère de changement de vitesse est le déphasage entre la tension et le courant d'alimentation du moteur.

[0009] Selon une variante, le procédé comprend une étape d'acquisition de la tension, de la température et de la fréquence appliquées au moteur.

[0010] Selon une variante, le moteur comprenant une phase principale, l'acquisition de la tension étant réalisée aux bornes de la phase principale.

[0011] Selon une variante, le moteur comportant un boîtier de commande du moteur, l'acquisition de la température étant réalisée dans le boîtier de commande.

[0012] Selon une variante, le moteur comprenant une phase principale et une phase auxiliaire, le procédé comprenant une étape de régulation de la vitesse du moteur par branchement de la phase principale en série avec tout ou partie de la phase auxiliaire.

[0013] Il est également proposé un dispositif de régulation de la vitesse de fonctionnement d'un moteur comprenant une unité de régulation de la vitesse du moteur en fonction d'un critère de changement de vitesse corrigé en fonction de la tension, de la température et de la fréquence appliquées au moteur.

[0014] Selon une variante le dispositif comprend en outre des modules d'acquisition de la température, de la fréquence et de la tension appliquées au moteur.

[0015] Selon une variante le module d'acquisition de température comprend une résistance variable en fonction de la température.

[0016] Il est également proposé un moteur comprenant le dispositif de régulation.

[0017] Selon une variante, le moteur comprend un boîtier de commande dans lequel est le dispositif de régulation, le module d'acquisition de la température étant adapté à mesurer la température dans le boîtier de commande.

[0018] Selon une variante, le moteur comprend en outre une phase principale, le module d'acquisition de la tension étant adapté à mesurer la tension aux bornes de la phase principale ou la tension du réseau de distribution électrique.

[0019] Il est également proposé une pompe de circulation comprenant le moteur.

[0020] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit des modes de réalisation de l'invention, donnés à titre d'exemple uniquement et en références aux dessins qui montrent :

• figure 1, Un ensemble de courbes représentant la charge hydraulique en fonction du débit;
• figure 2, Un schéma module des modules électroniques de l'unité de régulation du moteur selon un mode de réalisation.

[0021] L'invention se rapporte à un procédé de régulation d'un moteur ayant plusieurs vitesses de fonctionnement, la vitesse de fonctionnement étant déterminée selon un critère de changement de vitesse. Le procédé comprend une étape de correction du critère de changement de vitesse en fonction de paramètres appliqués au moteur. Parmi ceux-ci il est particulièrement intéressant de considérer au moins l'un parmi le groupe comprenant la tension, la température ou la fréquence appliquées au moteur.

[0022] Le procédé, faisant ainsi intervenir une étape de correction du critère de changement de vitesse de fonctionnement, permet d'adapter la régulation du moteur aux variations de paramètres. L'étape de correction permet de faire fonctionner le régulateur dans des conditions plus proches de la réalité. Le procédé de régulation est donc plus performant.

[0023] La figure 1 décrit un ensemble de courbes représentant la charge hydraulique en fonction du débit. Le moteur est par exemple, mais pas exclusivement, un moteur tel que ceux utilisés dans les pompes pour la circulation de fluide dans un système de chauffage en particulier pour les systèmes de chauffage domestique.

[0024] Le moteur peut comporter plusieurs vitesses de fonctionnement. Ces vitesses de fonctionnement correspondent à une combinaison de la phase principale avec les phases électriques auxiliaires du moteur. Pour chaque combinaison de phases le moteur fonctionne selon une plage de vitesses. A un instant donné, le moteur fonctionne à une vitesse de la plage de vitesses sélectionnée. Le changement de vitesse de fonctionnement est réalisé par changement de combinaison de phases électriques. Plus un moteur comprend de vitesses de fonctionnement, plus le moteur peut adapter sa vitesse de fonctionnement au débit sollicité avec une charge hydraulique convenable. Le choix d'une vitesse de fonctionnement adapté au débit permet de faire fonctionner le moteur dans des conditions optimales du point de vue de la consommation électrique. Le nombre des possibilités de changement de vitesses de fonctionnement augmente avec le nombre de ces vitesses.

[0025] La figure 1 comprend, à titre d'exemple, trois courbes. Chaque courbe représente une vitesse de fonctionnement du moteur différente. Les vitesses de fonctionnement 1, 2 et 3 sont respectivement représentés par la courbe 12, 14, 16. Chaque courbe 12, 14 et 16 possède une intersection avec une ligne de débit Q1 et Q2. Les lignes de débit Q1et Q2 coupent respectivement les courbes 12 et 14 et les courbes 14 et 16 en deux points. Chacune des lignes Q1 et Q2 représente un débit particulier de fonctionnement appelé seuil. Dans l'exemple de la figure 1 les trois courbes correspondent aux trois plages de débit [0, Q1], [Q1, Q2] et [Q2, débit maximum atteint par le moteur]. Chaque seuil indique pour un débit donné la courbe selon laquelle le moteur fonctionne. Les seuils délimitent une transition entre deux vitesses de fonctionnement du moteur.

[0026] La transition entre les vitesses de fonctionnement est assurée par un critère de changement de vitesse de fonctionnement. Le critère de changement de vitesse peut par exemple correspondre au déphasage entre la tension et le courant d'alimentation du moteur. Ce déphasage dans la phase principale permet de manière simple de connaître l'état de fonctionnement du moteur. Dans des conditions nominales de fonctionnement, un déphasage particulier correspond à un débit Q particulier. Chaque déphasage est l'image d'un débit. Ainsi, à l'aide du déphasage, il est possible de savoir dans quelle plage de débit de la figure 1 le moteur fonctionne. Le régulateur change de vitesse de fonctionnement du moteur selon que le déphasage correspond à des valeurs de débit supérieures ou inférieures aux valeurs Q1 ou Q2.

[0027] En ordonnée du graphique de la figure 1, les points C1, C2, C3 et C4 indiquent la charge hydraulique obtenue pour le débit Q1 ou Q2 selon la vitesse de fonctionnement du moteur. C1 est la charge hydraulique à débit Q1 lorsque le moteur fonctionne selon la courbe 12. C2 est la charge hydraulique à débit Q1 lorsque le moteur fonctionne selon la courbe 14. C3 est la charge hydraulique à débit Q2 lorsque le moteur fonctionne selon la courbe 14. C4 est la charge hydraulique à débit Q2 lorsque le moteur fonctionne selon la courbe 16.

[0028] A titre d'exemple de fonctionnement du moteur selon l'invention, le moteur suit une étape de mise en route. Le moteur suit alors la courbe de sa vitesse de fonctionnement 12 à partir de l'origine des abscisses. Toute sollicitation en débit du moteur, inférieur à Q1, évolue selon la courbe 12. Une fois la sollicitation en débit égale à Q1, le critère de changement de vitesse est rempli à ce seuil. La vitesse de fonctionnement 1 du moteur change pour la vitesse de fonctionnement 2 du moteur. Le fonctionnement du moteur suit alors la courbe 14, tant que le débit du moteur est compris entre Q1 et Q2. La transition de la vitesse de fonctionnement 1 à la vitesse de fonctionnement 2, représentée par le passage de la courbe 12 à 14 assure, à l'atteinte du débit seuil Q1, une charge hydraulique qui passe de C1 à C2. Ainsi pour une sollicitation en débit qui augmente, le changement de vitesse de fonctionnement permet d'augmenter la charge hydraulique du moteur. Pour une sollicitation en débit supérieure à Q2 la vitesse de fonctionnement du moteur passe de la vitesse 2 à la vitesse 3. Ce changement est graphiquement représenté par le passage de la courbe 14 à la courbe 16. La charge hydraulique lors de ce changement de vitesse passe de C3 à C4. La figure 1 montre que, à l'atteinte d'un débit seuil, la charge hydraulique après changement de vitesse de fonctionnement, dans le sens des débits croissants, est supérieure à la charge hydraulique avant changement de vitesse de fonctionnement. A l'inverse, pour des changements de vitesse de fonctionnement dans le sens des débits décroissants, la charge hydraulique avant changement de vitesse de fonctionnement est inférieure à la charge hydraulique après changement de vitesse de fonctionnement. Cette variation de la vitesse permet d'adapter la charge hydraulique au débit demandé ce qui permet d'économiser de l'énergie en choisissant la vitesse de fonctionnement la plus adaptée.

[0029] La figure 2 décrit un schéma des modules électroniques de l'unité de régulation du moteur. Le moteur est représenté par le module 30. L'unité 31 de régulation comprend un module 40 de mesure de la phase de la tension et un module 90 de mesure de la phase de l'intensité. L'unité 31 comprend également un module 50 de compensation de tension, un module 60 de starter moteur, un module 70 de limiteur de tension passe bas et un module 80 de régulateur de tension. Ces modules permettent la gestion du fonctionnement général du moteur. Le module 50 permet de compenser le facteur de puissance du moteur. Le module 60 permet de donner le courant nécessaire au moteur asynchrone pour le démarrage. Le module 80 assure la régulation en tension du moteur. Le module 70 permet de passer outre la limitation de tension.

[0030] Le moteur 30 comprend une phase principale 32 et des phases auxiliaires 34 et 36. Les différentes vitesses de fonctionnement sont obtenue par la mise en série de la phase principale 32 avec tout ou partie des phases auxiliaires 34 et 36.

[0031] L'évaluation de la charge du moteur se fait, par exemple, par observation du déphasage entre l'intensité et la tension du courant de la phase principale 32. Un intérêt étant la simplicité de mise en place de cette mesure. Le fait de mesurer le déphasage aux bornes de la phase principale 32 permet donc d'effectuer la mesure indépendamment des conditions d'utilisation du moteur et en particulier quelque soit sa vitesse de fonctionnement 1, 2 ou 3. Cette mesure implique le module 40 qui mesure la phase de la tension. La mesure de la phase de la tension peut également être effectuée aux bornes du réseau de distribution électrique. Le module 90 mesure la phase de l'intensité. La différence donne le déphasage.

[0032] La mesure de la température quant à elle peut être réalisée dans un boîtier de commande du moteur comprenant l'unité de régulation du moteur. L'intérêt de l'acquisition de la température dans ce boîtier est d'obtenir une mesure la plus fidèle possible de la température subie par le moteur. La température dans ce boîtier varie aussi bien en fonction des conditions extérieures qu'en fonction du fonctionnement du moteur. Il est avantageux d'acquérir la température grâce à une résistance variable. La mesure ainsi effectuée est simple et peu coûteuse.

[0033] Le procédé de régulation de fonctionnement du moteur est réalisé par changement de vitesse de fonctionnement selon un critère de changement de vitesse qui peut être le déphasage entre la tension et le courant d'alimentation du moteur. Le critère de changement de vitesse de fonctionnement reflète l'atteinte de débits seuils. Le procédé comprend en particulier la correction du critère en fonction de paramètres appliqués au moteur. Ces paramètres pouvant subir des variations, le procédé permet alors d'adapter le critère de changement de vitesse pour continuer à refléter l'atteinte de débits seuils.

[0034] A titre d'exemple ces paramètres peuvent comprendre la tension d'alimentation du moteur. La tension peut varier en raison, par exemple, des fluctuations des réseaux de distribution électrique.

[0035] Egalement, ces paramètres peuvent comprendre la fréquence de la tension d'alimentation.

[0036] A titre d'exemple encore, ces paramètres peuvent comprendre la température du moteur. Cette température peut varier, entre autres, selon les conditions extérieures au moteur. Egalement, la température peut varier selon l'échauffement du moteur lui-même qui se produit en fonction de la sollicitation du moteur ou dues à des variations de température du fluide circulé. En outre, parmi les paramètres, la température extérieure peut être prise en compte.

[0037] La tension et la fréquence ne sont pas toujours égales à leur valeur nominale. En outre, la température du moteur peut subir des variations. La variation de ces paramètres fait varier la correspondance entre le critère de changement de vitesse et le débit effectivement procuré par le moteur. A cause de la variation de ces paramètres, le critère de changement ne reflète plus le débit effectivement procuré par le moteur. Ainsi, si le critère de changement de vitesse est le déphasage entre la tension et le courant, alors, pour un même déphasage mesuré, le débit atteint peut être différent selon les paramètres de fonctionnement appliqués au moteur.

[0038] Les paramètres possibles ne se limitent pas à la liste d'exemples précédente. Le procédé est adapté à fonctionner avec tous les paramètres pouvant être associés au débit. La régulation sera d'autant plus précise que le nombre de paramètres pris en compte sera important.

[0039] Selon la figure 1, une variation des paramètres appliqués au moteur implique que le déphasage mesuré ne correspond plus au débit qui aurait été obtenu dans des conditions nominales de fonctionnement. Ceci provoque des changements de vitesse pour des valeurs de débit qui ne sont plus les seuils Q1 ou Q2. Sur la figure 1, les changements de vitesse se produisent avant ou après ces seuils, ce qui dégrade la charge hydraulique procurée. Une correction du déphasage en prenant en compte les paramètres réels de fonctionnement du moteur permet d'adapter la valeur du critère de changement de vitesse aux valeurs des seuils Q1 et Q2 alors même que les paramètres de fonctionnement appliqués au moteur sont variables. La nouvelle valeur du critère (qui est par exemple le déphasage) est associée aux valeurs des seuils Q1 et Q2.

[0040] Le procédé comprend une étape dans laquelle la valeur nominale du critère de changement de vitesse est déterminée dans le cadre des conditions nominales de fonctionnement du moteur. Il s'agit d'une étape de calibrage prédéfinissant les conditions nominales de fonctionnement du moteur. Les conditions nominales de fonctionnement du moteur peuvent, par exemple, être de 230 volts pour la tension, 50 hertz pour la fréquence et 50 degrés Celsius pour la température.

[0041] Une étape suivante est l'acquisition des paramètres effectivement appliqués au moteur de manière à adapter les valeurs du critère de changement de vitesse. La variation de la tension nominale de 230V peut être de +/- 10% et la variation de la fréquence de 50Hz peut être de +/- 5%. La température du moteur varie selon les conditions d'utilisation du moteur.

[0042] L'étape suivante est le calcul d'un terme correctif à ajouter au critère de changement de vitesse, le terme correctif étant dépendant des paramètres appliqués au moteur. A titre d'exemple, en considérant une correction qui prend en compte la tension, la fréquence et la température, l'expression mathématique du calcul d'un seuil corrigé peut être :


où phi(U,T,F) désigne le déphasage en fonction de la tension, la fréquence et la température, effectivement appliquées au moteur ;
où phi(U0,T0,F0) désigne le déphasage en fonction de U0, T0 et F0 qui représentent la valeur nominale de la tension, de la température et de la fréquence
où Fi (avec i un entier) est la famille de fonctions définies en fonction du comportement du moteur et modélisant la variation du déphasage par rapport aux paramètres.

[0043] Le nouveau critère de changement de vitesse de fonctionnement permet de s'adapter aux seuils pour lesquels le moteur doit changer de vitesse de fonctionnement. Le critère de changement de vitesse est modifié en ajoutant le terme correctif à la valeur nominale déterminée dans une étape précédente.

[0044] Le procédé comprend enfin une étape de pilotage de la vitesse de fonctionnement du moteur en fonction du nouveau critère de changement de vitesse de fonctionnement.

[0045] La correction du critère de changement de vitesse peut être réalisée selon des intervalles réguliers ou aussitôt que la variation d'un paramètre de fonctionnement au-delà d'une limite est détectée.

[0046] Un tel procédé peut être appliqué à des unités de régulation existantes.

Revendications

1. Un procédé de régulation d'un moteur ayant plusieurs vitesses de fonctionnement, la vitesse de fonctionnement étant déterminée selon un critère de changement de vitesse,
le procédé comprenant une étape de correction du critère de changement de vitesse en fonction d'au moins un paramètre du groupe comprenant la tension, la température et la fréquence appliquées au moteur.

2. Le procédé selon la revendication 1, comprenant, avant l'étape de correction, une étape de détermination de la valeur nominale du critère de changement de vitesse dans des conditions nominales de fonctionnement du moteur.

3. Le procédé selon la revendication 2, dans lequel l'étape de correction est réalisée par adjonction à la valeur nominale du critère de changement de vitesse d'un terme correctif qui est dépendant de la tension, de la température et de la fréquence appliquées au moteur.

4. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel le critère de changement de vitesse est le déphasage entre la tension et le courant d'alimentation du moteur.

5. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant une étape d'acquisition de la tension, de la température et de la fréquence appliquées au moteur.

6. Le procédé selon la revendication 5, le moteur comprenant une phase principale, l'acquisition de la tension étant réalisée aux bornes de la phase principale.

7. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 6, le moteur comportant un boîtier de commande du moteur, l'acquisition de la température étant réalisée dans le boîtier de commande.

8. Le procédé selon l'une des revendications 1 à 7, le moteur comprenant une phase principale et une phase auxiliaire, le procédé comprenant une étape de régulation de la vitesse du moteur par branchement de la phase principale en série avec tout ou partie de la phase auxiliaire.

9. Un dispositif de régulation de la vitesse de fonctionnement d'un moteur comprenant une unité de régulation de la vitesse du moteur en fonction d'un critère de changement de vitesse corrigé en fonction de la tension, de la température et de la fréquence appliquées au moteur.

10. Le dispositif selon l'une des revendications 9, comprenant en outre des modules d'acquisition de la température, de la fréquence et de la tension appliquées au moteur.

11. Le dispositif selon la revendication 9 ou 10, dans lequel le module d'acquisition de température comprend une résistance variable en fonction de la température.

12. Un moteur comprenant le dispositif de régulation selon l'une des revendications 9 à 11.

13. Le moteur selon la revendication 12, comprenant un boîtier de commande dans lequel est le dispositif de régulation, le module d'acquisition de la température étant adapté à mesurer la température dans le boîtier de commande.

14. Le moteur selon la revendication 12 ou 13, le moteur comprenant en outre une phase principale, le module d'acquisition de la tension étant adapté à mesurer la tension aux bornes de la phase principale ou la tension du réseau de distribution électrique.

15. Une pompe de circulation comprenant le moteur selon l'une des revendications 12 à 14.

Dessins